期刊：Science

英文题目：Global increase in the occurrence and impact of multiyear droughts

中文题目：全球多年干旱的发生和影响增加

作者：Liangzhi Chen, Philipp Brun, Pascal Buri, Simone Fatichi, Arthur Gessler, Michael James McCarthy, Francesca Pellicciotti, Benjamin Stocker, Dirk Nikolaus Karger

发表日期：2025年1月16日

摘要：

持续性干旱（MYD）事件在气候变化背景下对自然系统和人类社会构成日益严峻的威胁。本研究通过识别时空连续的气候异常，系统构建了全球MYD事件清单，结果表明：MYD事件呈现干旱加剧、温度升高的特征，并导致植被绿度持续下降。1980至2018年间，全球受MYD影响的陆地面积以年均49,279 ± 14,771平方公里的速率扩张。温带草原因干旱导致的植被绿度衰退最为显著，而寒带森林与热带森林的响应相对微弱。随着MYD事件频发，本研究建立的全球定量清单——涵盖事件发生频率、强度、演变趋势及生态影响——为加强跨区域协作、制定更有效的减灾适应策略提供了关键基准依据。

研究背景：

持续性干旱（MYD）指持续数年至数十年的干旱事件，通过土壤水分枯竭与径流减少引发不可逆生态后果（如大规模作物绝收、树木死亡、生态系统生产力下降）。智利中部（2010–2018）、美国西部（2000–2015）、澳大利亚（2017–2019）等地的MYD事件已造成毁灭性社会经济损失，凸显其跨尺度危害性。

现有文献过度聚焦人口稠密区，忽视偏远地区（如非洲热带雨林）的MYD事件，导致全球清单不完整。传统标准化降水指数（SPI）指数仅依赖降水数据，无法反映变暖背景下潜在蒸发散量（pet）对干旱的放大效应；标准化降水蒸散指数（SPEI）等指数仅表征气候胁迫潜力，无法直接量化植被实际受损程度（如热带森林的"绿度悖论"）；归一化差分植被指数（NDVI）在稠密植被区存在饱和效应，低估热带森林的干旱响应。

本研究通过聚焦降水与潜在蒸散发的水分平衡异常，并评估MYD对自然生态系统的影响，系统绘制了全球MYD分布图及其特征。基于1980–2018年数据，首先利用SPEI表征干旱条件，并采用Lloyd-Hughes等人提出的数学形态学方法，识别时空连续的MYD事件（持续≥2年），随后通过经验模型（依据时空范围、持续时间和SPEI强度）及科学文献报道概率对事件严重性进行分级，最后通过量化植被对MYD的响应（基于kNDVI负异常）指定多年生态干旱（MYED）事件，以定位同时包含气候异常与生态印记的高影响MYED全球热点区域。

研究结果：

1. 典型案例：十年级干旱事件

刚果盆地东部（2010–2018）：持续近十年，2014年最大覆盖面积1,494,226 km²；亚马逊西南部（2010–2018）：2015年峰值面积相当英国国土212,925 km²（图1）。

图1. 1980–2018年十大持续性干旱（MYD）事件时空分布

2. 全球MYD事件扩张趋势

1980-2018年全球受MYD影响的陆地面积以49,279 ± 14,771 km²/年的速度增加，前500大事件贡献主要增量（图2A）。MYD事件中温度异常显著上升（0.26~0.35℃/十年），与全球陆地增温同步（图2C）。前10大MYD降水亏缺增速达7.0±2.0 mm/年，但前500大事件趋势不显著（图2D）。

图2. 持续性干旱（MYD）特征近期演变趋势

3. 气候驱动机制分异

高纬度区潜在蒸散发（PET）贡献率更高（|Qpr/Qpet|<1），温度加剧干旱（图3B）。热带区降水亏缺主导干旱（如中亚MYD降水亏缺>40%），PET作用微弱（图3A）。

图3. 全球十大持续性干旱（MYD）事件的气候特征

4. 生态干旱（MYED）热点响应

植被退化峰值：蒙古MYED事件kNDVI下降38.0%（持续7年），澳大利亚东部事件虽短（2年）但kNDVI降幅达33.6%（图4）。热带森林悖论：中非MYD事件气候严重但kNDVI变化微弱（图4）。

图4. 基于kNDVI事件累积异常筛选的十大多年生态干旱（MYED）事件植被绿度异常分布

研究意义：

本研究通过构建全球首个时空连续的持续性干旱（MYD）事件定量清单，揭示MYD影响面积正以每年49,279 km²的速度扩张，并创新性提出MYED概念——结合SPEI与kNDVI，首次量化温带草原为退化最剧生态系统，而热带森林呈现显著气候-生态解耦现象；这一发现革新了干旱灾害的评估范式，为高风险区（如蒙古草原、澳大利亚东南部）制定多年度减灾策略提供科学基准，同时开源数据平台支撑全球协作应对变暖背景下的极端干旱事件。

创新之处：

1. 多尺度事件识别：结合数学形态学方法，首次实现时空连续MYD事件检测（分辨率低至10 km）；

2. 生态干旱提名：通过kNDVI量化植被响应，定义多年生态干旱（MYED）新概念；

3. 生物群系解析：揭示温带草原对MYD的极端敏感性，挑战"森林更脆弱"的传统认知。

文献来源：https://www.science.org/doi/10.1126/science.ado4245?sessionid=-441202795

声明：以上中文翻译为译者个人对于文章的概略理解，论文传递的准确信息请参照英文原文。

撰稿：张世柯

初审：任   杰

复审：杜   军

终审：鲁   鹏